En les discussions tècniques amb els clients, un tema que apareix de tant en tant és si hidrogenatresina d'hidrocarbursrealment ofereix prou valor addicional per justificar el seu preu més elevat en comparació amb la resina d'hidrocarburs catalitzada C9. Ja que hidrogenat
resina d'hidrocarburssón de color més clar i solen tenir menys olor, molta gent assumeix naturalment que pagar més automàticament significa obtenir una resina millor.
La nostra experiència amb formulacions d'adhesius i recobriments suggereix que les coses rarament són tan senzilles. Sens dubte, una aparença més lleugera o una olor més baixa pot ser important en algunes aplicacions, però no necessàriament es tradueixen en un millor rendiment general en tots els sistemes. Si la inversió addicional té sentit sovint depèn molt més de la matriu de polímer específica, les condicions de servei, els requisits d'envelliment i el que realment espera l'usuari final del producte acabat.
Un altre malentès que trobem sovint és la idea que la resina d'hidrocarburs hidrogenats és simplement un reemplaçament directe de la resina d'hidrocarburs catalitzats amb C9. A la pràctica, aquests materials es veuen millor com a diferents posicions de producte i diferents objectius de rendiment. La hidrogenació és un pas de modificació que millora determinades característiques, però no s'ha d'interpretar com una actualització universal que automàticament fa que una resina sigui superior a l'altra en cada formulació.
Una idea errònia que apareix una vegada i una altra
En les primeres etapes de molts projectes, sovint veiem que els clients assumeixen que, com que el C9 hidrogenat sembla més net i de color més clar, ha de superar el C9 polimeritzat catalíticament en tots els aspectes.
Altres s'hi acosten des de la direcció oposada. Com que la C9 polimeritzada catalíticament costa menys, la consideren la "versió bàsica" i no veuen cap motiu per gastar més.
A la pràctica, ambdues visions estan molt simplificades. En molts problemes de formulació que hem tractat al llarg dels anys, el repte rarament és si la resina en si és "prou bona". Més sovint, la veritable pregunta gira al voltant de l'estabilitat del color, el control de les olors i com es comporta el producte després d'una exposició prolongada a la calor, l'oxigen o les condicions d'emmagatzematge.
Algunes aplicacions són molt sensibles a aquests factors. Altres no ho són. La importància d'aquestes diferències depèn completament dels requisits del sistema d'ús final-.
Aquests dos productes no existeixen al mateix nivell del procés de fabricació
La resina d'hidrocarburs catalitzats amb C9 es produeix mitjançant la polimerització catiònica de fraccions aromàtiques C9 esquerdades que contenen components com estirè, metil estirè, indè i compostos aromàtics relacionats amb catalitzadors àcids de Lewis.
Les seves característiques deriven principalment de la seva estructura molecular. La resina conserva una aromaticitat relativament alta, presenta una excel·lent compatibilitat amb molts sistemes no polars i proporciona un rendiment d'adhesió fiable. Això explica per què s'ha utilitzat amb èxit en innombrables formulacions durant dècades.
C9 hidrogenatresina de petroli, però, no és una via de polimerització separada. Comença amb una resina base existent-produïda per polimerització catalítica o polimerització tèrmica-i la sotmet a hidrogenació. Durant aquest procés, els enllaços insaturats i les estructures cromòfòriques es saturen mitjançant catalitzadors basats en níquel, pal·ladi o sistemes metàl·lics similars.
Essencialment, una tecnologia crea la resina, mentre que l'altra modifica la resina després que ja s'hagi format. Vist des d'aquesta perspectiva, no són tecnologies competidores en absolut.
La majoria de les diferències apareixen en el rendiment-a-dia a dia en lloc de canvis dramàtics a la propietat
En aplicacions pràctiques, les diferències entre C9 polimeritzat catalíticament i C9 hidrogenat rarament es tradueixen en perfils de rendiment completament diferents. En comptes d'això, solen aparèixer en comportaments-a llarg termini.
Prenguem, per exemple, l'estabilitat del color. Les resines polimeritzades catalíticament posseeixen de manera natural algun color inicial i poden enfosquir-se gradualment amb el temps a causa de l'oxidació i l'envelliment tèrmic. En els productes-sensibles en aparença, aquest canvi es pot fer força notable.
La hidrogenació redueix significativament les estructures insaturades i els grups cromofòrics, produint materials de colors més clars- amb canvis de color molt més lents durant l'emmagatzematge i l'envelliment. Els clients solen notar-ho amb més claredat en les formulacions transparents o-de colors clars.
L'olor segueix un patró similar. Les resines aromàtiques convencionals poden presentar una lleugera olor aromàtica en determinades aplicacions, mentre que les resines d'hidrocarburs hidrogenats són notablement més suaus. Per als adhesius d'higiene, els adhesius d'etiquetes i els productes orientats a l'exportació-, l'olor sovint es converteix en una consideració pràctica perquè aquests mercats solen imposar requisits sensorials i VOC més estrictes.
Dit això, la hidrogenació no canvia fonamentalment el paper principal de la resina. La seva funció d'adherència, les característiques de compatibilitat i el comportament d'adhesió inicial romanen definides en gran mesura per la pròpia resina base. El que millora principalment la hidrogenació és l'estabilitat i l'aspecte.
Diferents indústries se centren en coses diferents
Al mercat dels adhesius de fusió en calent, els adhesius d'embalatge i les aplicacions d'enquadernació són molt sensibles als costos. Com que els requisits de color solen ser moderats, el C9 polimeritzat catalíticament segueix sent una de les opcions principals perquè l'estabilitat del processament i l'economia són més importants.
Un cop us passeu a productes d'higiene, com ara adhesius per a bolquers, productes per a la cura femenina o fusió calenta mèdica, les prioritats canvien. Els clients es preocupen molt més per l'olor, l'estabilitat del color i el rendiment d'envelliment a llarg termini-. En aquestes circumstàncies,resina de petroli hidrogenatsón més fàcils de justificar malgrat el cost més elevat.
El mateix patró apareix als adhesius-sensibles a la pressió.
Moltes aplicacions de cintes industrials són sorprenentment tolerants a les variacions de color. Però tan bon punt els productes passen a cintes transparents, etiquetes premium o aplicacions-delicades de l'aparença, l'acceptació deresina de petroli hidrogenataugmenta significativament.
Les indústries de la tinta i el cautxú presenten un contrast interessant. Molts fabricants de tinta es resisteixen a pagar una prima només per un color més clar. Les seves prioritats segueixen sent la humectació del pigment, la dispersió i la compatibilitat de la formulació, cosa que explica per què C9 polimeritzat catalíticament encara manté una posició molt forta.
El mateix s'aplica als compostos de cautxú. Les característiques de processament i l'eficiència de costos solen estar per davant de l'aparença, per això la resina d'hidrocarburs hidrogenats tendeix a aparèixer només en aplicacions especialitzades en lloc de productes convencionals.
Per què la resina de petroli hidrogenada és més estable i de color més clar?
Des del punt de vista molecular, la resposta és bastant senzilla.
La hidrogenació satura molts dels dobles enllaços i estructures reactives susceptibles a l'oxidació. També redueix la presència de grups cromofòrics responsables de la formació del color.
Com a resultat, la resina es torna de color més clar, s'oxida més lentament amb el temps i, en general, ofereix una estabilitat UV millorada.
Això no vol dir que el C9 polimeritzat catalíticament sigui inherentment inestable. Simplement vol dir que els dos materials proporcionen finestres d'estabilitat diferents i si aquesta diferència importa depèn completament de l'aplicació prevista.
El punt de suavització sovint és menys important del que la gent pensa
Una altra idea errònia és que la hidrogenació canvia dràsticament totes les propietats físiques, inclòs el punt de suavització.
En realitat, l'experiència industrial i les dades publicades suggereixen que el punt de suavització està influenciat principalment per la distribució del pes molecular i les condicions de polimerització. La hidrogenació en si té relativament poc efecte sobre aquesta propietat.
El que canvia més notablement és tot un conjunt de característiques relacionades amb l'estabilitat-que els paràmetres físics fonamentals.
A la pràctica, la selecció és menys sobre tecnologia i més sobre economia
Quan avaluem projectes, poques vegades comencem amb la pregunta de quina tecnologia és superior.
En canvi, fem preguntes més pràctiques, el sistema té requisits estrictes de color?
Si el producte és un compost industrial negre, el C9 polimeritzat catalíticament és sovint completament adequat i ofereix clars avantatges econòmics.
Si l'aplicació inclou envasos transparents,-capes adhesives de colors clars o productes-sensibles a les olors, la resina de petroli hidrogenada sol justificar el seu cost addicional perquè els clients estan més disposats a pagar per millorar l'aspecte i l'estabilitat.
El posicionament del producte també és important. Els productes de baix-valor i gran-volum es deuen normalment pel cost. Els productes d'exportació d'alt-valor que posen més èmfasi en la coherència i el rendiment-a llarg termini.
En molts casos, la decisió final no és realment una decisió tecnològica. És un compromís entre l'estructura de costos i les expectatives-de l'usuari final.
Alguna cosa que veiem amb força freqüència en projectes reals
Una observació interessant és que molts clients utilitzen els dos tipus de resina simultàniament en lloc de triar-ne una sobre l'altra.
Les línies de productes industrials estàndard poden dependre de C9 polimeritzat catalíticament, mentre que les etiquetes premium o els productes d'exportació utilitzen resina d'hidrocarburs hidrogenats.
Des de la perspectiva de la cadena de subministrament, aquesta disposició té tot el sentit, cap resina pot cobrir econòmicament tots els requisits de rendiment i tots els rangs de preus.
Una reflexió final
Si hagués de resumir la relació entre aquests dos materials en una frase, ho diria així:
El C9 polimeritzat catalíticament és una plataforma d'adherència madura i molt pràctica, mentre que el C9 hidrogenat representa una versió-millorada d'aquesta plataforma.
Però aquesta actualització no és una cosa per la qual totes les aplicacions han de pagar, en molts casos, la veritable pregunta no és quina resina és tècnicament superior.
La pregunta més important és on l'actualització crea valor-i on simplement afegeix un cost innecessari.
Aquesta és, més que qualsevol altra cosa, la discussió que ens trobem amb els clients més sovint quan donem suport a formulacions i desenvolupament d'aplicacions.
Referències
1.Jiang, M., Wei, XJ, Chen, XP, Wang, LL i Liang, JZ (2020). Hidrogenació de resina de petroli C9 sobre un catalitzador de níquel modificat amb PEG1000 recolzat en un residu de catalitzador de craqueig catalític de fluid reciclable. ACS Omega, 5(32), 20291–20298. https://doi.org/10.1021/acsomega.0c02193
2.Chen, D., Wang, LL, Chen, XP, Wei, XJ, Liang, JZ, Jiang, J. i Liang, BF (2018). Un catalitzador basat en Ni- amb polivinilpirrolidona com a dispersant recolzat en un residu de catalitzador de craqueig catalític fluid pretractat per a la hidrogenació de la resina de petroli C9 (C9 PR). Royal Society Open Science, 5(5), 172052. https://doi.org/10.1098/rsos.172052
3. Yu, C., Huang, H., Li, QW, Xu, RY, Tao, SY, Xiao, XW, Luo, YJ i Fang, JH (2020). Nous avenços en catalitzadors per a la hidrogenació de resina de petroli C9. A IOP Conference Series: Earth and Environmental Science (Vol. 513, p. 012003). Publicació IOP. https://doi.org/10.1088/1755-1315/513/1/012003
4.Rahmatpour, A. i Ghasemi Meymandi, M. (2021). Producció a gran-escala de resina d'hidrocarburs aromàtics C9 a partir de la fracció C9 derivada del-petroli-esquerdat: química, escalabilitat i anàlisi tecno-econòmica. Investigació i desenvolupament de processos orgànics, 25(1), 120–135. https://doi.org/10.1021/acs.oprd.0c00474